铝碳材料热震稳定性影响因素的分析

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钢铁研究

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第5期6总第$#"期7

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<耐火材料<

铝碳材料热震稳定性影响因素的分析

田先明$=!

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朱伯铨!6$9武汉钢铁集团公司耐火材料公司=湖北武汉#>""?"@!9

武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷重点实验室=湖北武汉#>""?$7

摘

要A 通过试验探讨了粒度组成B 锆莫来石和磷片石墨加入量对铝碳材料抗热震

性能的影响C 研究表明=就提高抗热震性能而言=较佳的粒度组成为骨料D 细粉E#"D F "=锆莫来石加入量以!"GH!5G 为宜=石墨加入量以$5GH!5G 为佳C 关键词A 铝碳质耐火材料@热震稳定性@影响因素

中图分类号A I J $K 59$文献标识码A L 文章编号A

$""$M$##K 6!""#7"5M""#>M">N O P Q RS T U V W O S X NV U U Y W O Z T [O \Y X ]V ^N \S W _X Y N Z N O V T W Y

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作者简介A 田先明6$#F #M 7=

男=湖北安陆人=高级工程师=主要从事耐火材料的研究9$前

言

塞棒B 长水口和浸入式水口6俗称连铸%三大件&7的质量和安全性对钢品质和安全生产的重要性是不言而寓的C

与其它耐火材料相比=它们由于处于几乎无支撑状态和温度变化较大的工作环境=因而对制品热震稳定性的要求更高一些C

众所周知=连铸%三大件&产品本体材质主要是铝碳质材料=因此探讨铝碳材料热震稳定性的影响因素无疑对连铸%三大件&产品的生产和使用具有实际意义C ’试验过程

’9$试验原料

试验主要原料见表$=另外使用了添加物3b B L 4=碳化物3b k =硼化物g #

k 中的一种或几种作为抗氧化剂和增强剂C

表$主要试验用原料化学组成

G

原料名称(6L 4!%>7(63b %!7(6)*!

%>7(6d +%!7(6k 7电熔白刚玉#?95K "95电熔锆莫来石#F 9$>

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"9#$

>#9!#

鳞片石墨

#?9!

’9’试样制作与试验方法

按配方要求配料混合=在F """{8等静

压机上成型6$5"*p .

7=干燥后于$>""+,6?H$"7/埋碳烧成C 从烧成品上钻取-5"

;;,5

";;试样并在$$"+,!#/干燥后进行数据检测和采用水冷法6冷水.$$""+7进行热震试验=观测试样的损毁状况=记录试样所承受的热震循环试验次数及测定规定热震循环试验次数后的试样残余耐压强度C

<

>#<万方数据

!试验结果与分析

!"#粒度组成对热震性能的影响

与普通耐火材料不同的是$为了确保材料的成分均匀一致性$连铸用铝碳材料的临界粒度一般不超过%"&’’(尽管如此$为了便于探讨粒度组成对材料热震稳定性能的影响$试验中将颗粒料进行分级为粗颗粒)%"&*%"+’’,和中颗粒)%"+*%’’,(粗颗粒-中颗粒./%-0%$石墨

)1234,按细粉计$粒度试验配方见表+$经2

5%%6-2%7埋碳烧成后试样物理性能检测结果见表5$热震循环试验结果见表0(

表8试样粒度配比

试样编号粗颗粒-9中颗粒-9细粉-9骨料)粗:中,-细粉

;20++45%<%-5%

;+5/+00%/%-0%

;55%+%&%&%-&%

;0+02//%0%-/%

;&242+<%5%-<%

表!试样物理性能

试样编号气孔率-9体积密度-)=>?’@5,耐压强度-AB C

;22&5"%020"<

;+245"%+++"4

;5+2+"4/2/"3

;0+++"<<2/"+

;&+0+"/325"3

表D试样耐水冷热震循环试验次数)损毁形态,

试

样编号E批F批G批

平

均

4次循环后

残余耐压

强度-AB C

;24)横裂,<)端面横裂,0)端面横裂,/"54"2

;++)崩裂,4)端面横裂,2)崩裂二半,5"<2%"0 ;55)崩裂,4)端面横裂,0)端面横裂,&"%20"% ;04)横H纵裂,/)横H纵裂,4)端面掉片,<"525"% ;&4)横H纵裂,/)横H纵裂,+)崩裂二半,&"52%"0

从图2H图+可以看出$随着细粉比例的加大$试样体积密度下降$气孔率上升$这是可以预见的结果$因为颗粒体积密度大$体积小$更易于试样的密实化(由图5H图0可以看出$随着细粉比例的增大$无论是试样的耐热震循环试验次数还是热震循环试验后试样的耐压强度保持率均有一个先下降后上升再下降的趋势(表面上看$本试验结果与传统的I增大颗粒粒度可以阻止裂纹扩展从而提高热震稳定性J的理论不相符合$但与文献K2L的研究结果极为一致(实际上$为了确保连铸I三大件J有较高的热震稳定性$通常加入大量的鳞片石墨)M+%9,$颗粒粒度比例越大$会造成物料的均匀度越不好$越容易形成石墨区$同时粗颗粒与石墨接触界面产生裂纹的危险性越大$从而降低了试样的热震稳定性$但是$细粉量过大时$由于强度过低和裂纹易于扩展$试样的热震稳定性亦会变得较差(综合图5H图0的结果$骨料-细粉以/%-0%最佳

(

万方数据